DE69230708T2

DE69230708T2 - Mehrschichtfilmstrukturen von hoher Opazität und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE69230708T2
Application number: DE69230708T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Frognet; Lajos Edward Keller; Maurice Petitjean
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2012-05-12
Also published as: DK0514098T3; SG76457A1; JPH05193069A; AU662738B2; GR3033363T3; ES2143469T3; EP0514098A2; EP0514098B1; KR920021307A; DE69230708D1; US5091236A; JP3045600B2; EP0514098A3; AU1622892A; CA2068558A1; CA2068558C; PT514098E; TR27208A; ATE190007T1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet von Polymerfolien mit verbesserter Opazität und ein Verfahren zur Herstellung solcher Folien. Insbesondere betrifft die Erfindung eine biaxial orientierte Verbundfolienstruktur mit verbesserten Eigenschaften.
In der Praxis ist es üblich, zum Verpacken bestimmter Lebensmittelarten, z. B. Snacks, wie Kartoffelchips, Kekse usw., eine mehrschichtige Folie zu verwenden. Eine erwünschte Eigenschaft einer solchen Verpackungsfolie ist die Opazität, die das verpackte Produkt vor einer durch Lichteinfluß hervorgerufenen Beeinträchtigung schützt. Insbesondere wurde festgestellt, daß bestimmte Wellenlängen des Lichtes, bis zu etwa 450 nm, zu einem ausgeprägteren Verderben solcher verpackten Produkte führen. Selbst wenn die Folie eine gewisse Opazität hat, kommt es zum Verderben, wenn die Folie etwas Licht hindurch läßt.
Die Opazität wird gewöhnlich dadurch bereitgestellt, daß in eine Schicht der Folie Titandioxid oder andere anorganische Partikel aufgenommen werden, ein anderes Verfahren beinhaltet jedoch die Erzeugung von Hohlräumen innerhalb der Folie. Insbesondere sind in EP-A-083 495 und EP-A-265 184 opake biaxial orientierte Polymerfolienstrukturen beschrieben, die eine thermoplastische Kernmatrix besitzen, die eine Schicht von Hohlräumen enthält, die durch die Aufnahme sphärischer, Hohlräume hervorrufender, fester Partikel innerhalb der Matrix hervorgerufen werden, die mit dem Matrixmaterial inkompatibel sind. Diese beiden Beschreibungen schlagen vor, daß die Opazität einer einen Hohlraum enthaltenden Folie dadurch verbessert werden kann, wenn in die thermoplastische Kernmatrix ein Material, wie Titandioxid, aufgenommen wird. EP-A- 265 184 beschreibt außerdem eine solche Folie, bei der die thermoplastische Kernschicht Hohlräume und Titanoxidpartikel enthält, und auf diese Kernschicht eine Hautschicht aufgebracht ist, die Titandioxid als Aufheller enthält.
Die Aufnahme von Titandioxid in die äußere Hautschicht der Folienstruktur kann zu einer hervorragenden Oberfläche für Druckgraphiken führen und kann das Bedrucken der Folienstruktur ohne eine erforderliche weiße Druckfarbe ermöglichen, was für den Endverbraucher eine deutliche Einsparung darstellt. Es kann jedoch zu bestimmten unerwünschten Eigenschaften führen. Diese Eigenschaften ergeben sich aus der Tatsache, daß Titandioxid (TiO&sub2;) ziemlich abschleifend wirkt und, wenn es auf der Oberfläche einer Folie vorhanden ist, zu einem übermäßigen Verschleiß der Oberflächen der teuren Druck- und Gravurbeschichtungswalzen und auch irgendeiner anderen Oberfläche führen kann, die mit einer solchen Folie in Kontakt kommt. Ein weiteres Problem, das sich durch die Verwendung von TiO&sub2; in den äußeren Hautschichten solcher Folien ergibt, ist, daß sich auf der Veredlungsmaschine, den Ausgußkanten des Extruders, den Entlüftungsvorrichtungen der Behandlungsglieder usw. feine Niederschläge ablagern. Es kann auch zu Problemen beim Aussehen kommen, die durch Streifen auf der Folie, Schlupf beim Strecken entweder mit einer Walze oder einer Spannvorrichtung hervorgerufen werden.
Deshalb ist eine Folienstruktur mit starker Opazität notwendig, die bessere Verfahrensmerkmale und einen verbesserten Bereich für die Durchführbarkeit des Verfahrens bietet, während die starke Weiße bzw. Helligkeit, Festigkeit und Steifheit erhalten bleiben. Insbesondere ist es erwünscht, eine mehrschichtige Folienstruktur mit starker Weiße bereitzustellen, die nicht zum Verschleiß der Gravurwalze beiträgt. Die Folie kann vorzugsweise mit einer großen Vielzahl zahl von Substraten bzw. Trägern und Beschichtungen verbunden werden.
Die Erfindung stellt neue Verfahren und neue Folien bereit.
Die erfindungsgemäße opake, biaxial orientierte, coextrudierte Folienstruktur umfaßt (a) eine Kernschicht aus einem ersten thermoplastischen Polymermaterial, das eine Schicht trübender Hohlräume enthält, die Mikrosphären eines Hohlräume hervorrufenden organischen oder anorganischen Materials mit einer Inkompatibilität mit dem ersten thermoplastischen Material zumindest bei der Temperatur der biaxialen Orientierung enthält, wobei die Hohlräume bei der biaxialen Orientierung erzeugt wurden, (b) mindestens eine Zwischenschicht aus einem zweiten thermoplastischen Polymermaterial, das 2 bis 12 Gew.-% Titandioxid-Kontaktpigment enthält, und (c) mindestens eine von Hohlräumen freie, thermoplastische Hautschicht, die ohne Titandioxid ist, über einer Zwischenschicht, wobei die Haut- und die Zwischenschichten eine solche Dicke haben, daß die Außenoberfläche der Hautschicht zumindest im wesentlichen keine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Kernschicht zeigt.
Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung dieses neuen Materials. Insbesondere stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer opaken, biaxial orientierten Polymerfolienstruktur bereit, welches die Schritte umfaßt: (a) Mischen eines wesentlichen Teils des ersten thermoplastischen Polymermaterials mit einem geringfügigen Teil eines Hohlräume hervorrufenden Materials, das vorzugsweise oftmals einen höheren Schmelzpunkt oder einen höheren Umwandlungspunkt zweiter Ordnung als das erste thermoplastische Polymermaterial hat, wodurch eine Kernschichtmischung hergestellt wird; (b) Erwärmen der im Schritt (a) hergestellten Kernschichtmischung auf eine Temperatur von zumindest oberhalb des Schmelzpunkts des ersten thermoplastischen Polymermaterials; (c) Dispergieren des Hohlräume hervorrufenden Materials mit höherem Schmelzpunkt oder einem höheren Umwandlungspunkt zweiter Ordnung der im Schritt (a) erzeugten Mischung gleichmäßig innerhalb des geschmolzenen ersten thermoplastischen Polymermaterials in Form von Mikrosphären; (d) Mischen eines zweiten thermoplastischen Polymermaterials mit 2 bis 12% Titandioxid-Kontaktpigment, wodurch eine Zwischenschichtmischung hergestellt wird; (e) Erzeugen einer von Titandioxid freien Hautschichtmischung; und (f) Erzeugen einer biaxial orientierten, coextrudierten Folienstruktur aus der Kernschichtmischung, der Titandioxid enthaltenden Zwischenschichtmischung und der von Titandioxid freien Hautschichtmischung, wobei dieser Herstellungsschritt bei einer Temperatur und bis zu einem solchen Grad durchgeführt, daß innerhalb der Kernschicht eine Schicht von trübenden Hohlräumen entsteht, wobei die thermoplastische Hautschicht in Verbindung mit der Titandioxid enthaltenden Zwischenschicht eine solche Dicke hat, daß die Außenoberfläche der Hautschicht zumindest im wesentlichen keine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Matrix-Kernschicht zeigt.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Folie ist eine fünfschichtige Folienstruktur, die die vorstehend beschriebenen Schichten (a), (b) und (c) und außerdem (d) eine zweite Zwischenschicht aus einem thermoplastischen Polymer mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche der zweiten Zwischenschicht an der zweiten Oberfläche der Kernschicht haftet und die zweite Zwischenschicht bis zu etwa 12 Gew.-% Titandioxid- Kontaktpigment enthält, und (e) eine zweite, von Titandioxid freie, nicht mit Hohlräumen versehene thermoplastische Hautschicht umfaßt, die an der ersten Oberfläche der Zwischenschicht haftet, wobei die zweite hohlraumfreie Hautschicht eine solche Dicke hat, daß die Außenoberfläche der Hautschicht zumindest im wesentlichen keine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Matrix-Kernschicht zeigt.
Die Hautschichten (c) und/oder (e) können einfache, ökonomisch dünne, verkapselnde Schichten sein oder können arbeitsaufwendigere heißsiegelfähige Schichten sein.
Die Dicke der Kernschicht in der Folienstruktur beträgt vorzugsweise 60 bis 95% der Dicke der gesamten Struktur. Die erfindungsgemäße Folienstruktur umfaßt vorzugsweise eine Matrix- Kernschicht aus einem thermoplastischen Polymer, die 60 bis 95% der Gesamtdicke der Folienstruktur liefert und die eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, innerhalb der sich eine Schicht von Hohlräumen befindet, wobei in einer wesentlichen Anzahl jedes dieser Hohlräume zumindest ein im wesentlichen sphärisches, Hohlräume hervorrufendes Partikel angeordnet ist, dessen Phase sich vom Matrixmaterial unterscheidet und das damit inkompatibel ist, wobei der vom Partikel eingenommene Hohlraum im wesentlichen geringer als das Volumen des Hohlraums ist, wobei eine im allgemeinen im Querschnitt verlaufende Abmessung des Partikels zumindest ungefähr einer entsprechenden Querschnittsabmessung des Hohlraums entspricht, wobei die Verteilung der Hohlräume im Kern derart ist, daß eine wesentliche Opazität hervorgerufen wird.
Die Dicke der Kernschicht beträgt vorzugsweise etwa 65 bis 90% der Dicke der gesamten Struktur. In Kombination mit der Verteilung und Konfiguration der Hohlräume in der gesamten Struktur von mindestens etwa 25,4 um (1,0 mil) Dicke leistet einen materiellen Beitrag zum gesamten Opazitätsgrad dieser Struktur. In ähnlicher Weise ist es vorteilhaft, daß die Dicke der Hautschichten im Verhältnis zur gesamten Struktur und zur Dicke der Kernschicht innerhalb bestimmter Bereiche gehalten wird.
Die Zwischenschicht (b) und, falls vorhanden, die Zwischenschicht (d) haben eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche der Zwischenschicht an zumindest der ersten Oberfläche der Kernschicht haftet und die Zwischenschicht 2 bis 12 Gew.-% Titandioxid-Pigmentgehalt aufweist. Die oder jede Zwischenschicht hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 5 bis etwa 30% der gesamten Struktur, wobei eine Dicke von etwa 5 bis etwa 15% bevorzugt ist. Diese Schicht hat die wichtige Funktion der Verringerung des Wasserdampfdurchlässigkeitsgrades (WVTR) und enthält als aufhellendes Kontaktmittel TiO&sub2;.
Die TiO&sub2;-freie Hautschicht (c) und (e), falls vorhanden, haben vorzugsweise jeweils eine Dicke von etwa 0,10 bis etwa 5,0% der gesamten Struktur, wobei eine Dicke von etwa 0,20 bis etwa 3,0% bevorzugt ist. Die relative Dünnheit dieser Schicht trägt zur Ökonomie bei der Produktion bei, besonders wenn die Schicht ein teures heißsiegelfähiges Material ist. Somit umfaßt die Struktur vorzugsweise eine Hautschicht, die eine Dicke von 0,1 bis 5% der Dicke der gesamten Strukturhat und frei von Titandioxid ist, eine nicht mit Hohlräumen versehene, thermoplastische Hautschicht, die an der ersten Oberfläche der Zwischenschicht haftet, wobei die hohlraumfreie Hautschicht und die Zwischenschicht zusammen eine solche Dicke haben, daß die Außenoberfläche der Hautschicht zumindest im wesentlichen keine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Matrix-Kernschicht zeigt.
Eine bevorzugte fünfschichtige Struktur kann zum Beispiel eine Kernschicht mit einer Dicke von etwa 79% der gesamten Struktur mit Zwischenschichten (b) und (d) mit einer Dicke von jeweils etwa 8% und Hautschichten (c) und (e) mit einer Dicke von jeweils etwa 2,5% umfassen.
Der Kern ist ein Matrixmaterial aus einem thermoplastischen Polymer, in dem sich eine Schicht von Hohlräumen befindet. Dadurch ist es verständlich, daß die Hohlräume die Konfiguration der Matrix schaffen.
Die erfindungsgemäßen Folien haben eine starke Opazität und eine geringe Lichtdurchlässigkeit. Zwischen Opazität und Lichtdurchlässigkeit sollte ein Unterschied gemacht werden. Opazität ist der Gegensatz von Transparenz und eine Funktion der Streuung und Reflexion des Lichtes, das durch die Folie gelangt ist. Opazität ist zum Beispiel die Fähigkeit, darunter Geschriebenes zu versperren.
Lichtdurchlässigkeit ist eine Funktion des direkter durch die Folie gelangenden Lichtes.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, wobei:
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit in Prozent ist;
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bestimmung der Opazität in Prozent ist.
Siehe Fig. 1, die Lichtdurchlässigkeit in Prozent durch eine Folie wird mit einer Lichtquelle 2, die Lichtstrahlen 3 direkt durch die Folie 4 schickt, und Messen mit einem Lichtsensor 5, Wert T2, bestimmt, der die Lichtmenge darstellt, die durch die Folie 4 gelangt. Die Menge der Lichtstrahlen 3, die direkt hindurch gelangen können, der Wert T1, wird durch Messen des Lichtes 3 bestimmt, das ohne dazwischenliegende Folie direkt von der Lichtquelle 2 abgegeben wird. Die Lichtdurchlässigkeit in Prozent durch die Folie kann dann mit der Formel bestimmt werden:
Lichtdurchlässigkeit,
worin T&sub2; = durch die Folie gelangtes Licht und T&sub1; = direkt abgegebenes Licht.
Siehe Fig. 2, für die Messung der Opazität einer Folie in Prozent sendet die Lichtquelle 2 Licht durch die Folie 4 auf eine weiße Oberfläche 9, und das gleiche Verfahren wird verwendet, um Licht auf eine schwarze Oberfläche 10 zu projizieren. Sowohl bei der weißen als auch der schwarzen Oberfläche ist die Messung des Lichtsensors 5 wie folgt: Licht, das von der oberen Oberfläche der Folie 6 reflektiert wird, Licht, das durch die Folie geleitet und von der weißen oder der schwarzen Oberfläche 7 auf der zur Lichtquelle entgegengesetzten Seite der Folie reflektiert wird, und Licht, das von der Folie 8 gestreut wird.
Die Opazität der Folie in Prozent kann dann mit der Formel bestimmt werden:
Opazität,
worin RW = reflektiertes Licht + gestreutes Licht + durch die Folie gelangtes und von der weißen Oberfläche reflektiertes Licht, und RB = reflektiertes Licht + gestreutes Licht + durch die Folie gelangtes und von der schwarzen Oberfläche reflektiertes Licht.
Folglich kann eine stark reflektierende Folie eine starke Opazität liefern, wobei sie die Lichtdurchlässigkeit ermöglicht. Das beruht darauf, daß die Lichtdurchlässigkeit in Prozent der Opazität in Prozent nicht äquivalent ist. Die Lichtdurchlässigkeit ist die Lichtmenge, die direkt durch die Folie geht. Um das Verderben von Le bensmitteln zu verhindern, ist eine geringere Lichtdurchlässigkeit erwünscht.
Bei der Herstellung der Kernschicht, wie in US-Patent Nr. 4 377 616, kann entweder im Falle der Erzeugung der Hohlräume hervorrufenden Partikel in situ oder bei der Zugabe vorgefertigter Sphären zu einem geschmolzenen thermoplastischen Matrixmaterial ein Verfahren mit einer Stammischung angewendet werden. Nach der Erzeugung der Stammischung kann eine geeignete Verdünnung des Systems vorgenommen werden, indem weiteres thermoplastisches Matrixmaterial zugesetzt wird, bis die gewünschten Verhältnisse erreicht sind. Die Bestandteile können auch direkt gemischt und extrudiert werden, statt daß das Verfahren mit einer Stammischung angewendet wird.
Die Hohlräume hervorrufenden Partikel, die dem Polymermatrixmaterial der Kernschicht als Füllstoff zugesetzt werden, können irgendein geeignetes organisches oder anorganisches Material sein, das bei der Temperatur der biaxialen Orientierung mit dem Kernmaterial inkompatibel ist, wie Polybutylenterephthalat, Nylon, feste oder hohle vorgefertigte Glassphären, Metallkugeln oder -sphären, Keramiksphären, Calciumcarbonat usw.
Das als Kernmaterial in Betracht gezogene Polyolefin umfaßt Polypropylen, Polyethylen, Polybuten und Copolymere und Mischungen davon. Besonders bevorzugt ist isotaktisches Polypropylen, das mindestens etwa 80 Gew.-% isotaktisches Polypropylen enthält. Es ist auch bevorzugt, daß das Polypropylen einen Fließindex von etwa 2 bis 10 g/10 min hat.
Es ist bevorzugt, daß der mittlere Durchmesser der die Hohlräume hervorrufenden Partikel etwa 0,1 bis etwa 10 Mikron beträgt. Diese Partikel können eine im wesentlichen sphärische Form haben. Das heißt nicht, daß jeder Hohlraum die gleiche Größe hat. Allgemein ausgedrückt bedeutet es, daß jeder Hohlraum zu einer ähnlichen Form tendiert, wenn gleiche Partikel verwendet werden, obwohl deren Abmessungen variieren können. Diese Hohlräume können eine Form einnehmen, die von zwei entgegengesetzten und sich an den Ecken berührenden konkaven Scheiben definiert wird.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß die optimalen Merkmale von Opazität und Aussehen erreicht werden, wenn die zwei durchschnittlichen wesentlichen Abmessungen des Hohlraums mehr als etwa 30 Mikron betragen.
Das Material der oben angegebenen, die Hohlräume hervorrufenden Partikel sollte zumindest bei der Temperatur der biaxialen Orientierung mit dem Kernmaterial inkompatibel sein.
Der Kern wurde oben als Matrixmaterial aus einem thermoplastischen Polymer beschrieben, in dem sich eine Schicht von Hohlräumen befindet. Dadurch wird verständlich, daß die Hohlräume die Konfiguration der Matrix schaffen. Der Begriff "Schicht" soll das Verständnis erleichtern, daß es viele Hohlräume gibt, die diese Matrix schaffen, und die Hohlräume selbst orientiert sind, so daß die beiden wichtigsten Abmessungen in Übereinstimmung mit der Orientierungsrichtung der Polymerfolienstruktur ausgerichtet sind. Nachdem jeder Hohlraum durch die Einleitung des beschriebenen Partikels erzeugt wurde, trägt das Partikel im allgemeinen noch wenig zum System bei. Der Grund ist, daß sein Brechungsindex dem des Matrixmaterials nahe genug sein kann, so daß es keinen Beitrag zur Opazität leistet. Wenn das der Fall ist, ist die Opazität grundsätzlich eine Funktion der Lichtstreuungswirkung, die auftritt, weil im System Hohlräume vorhanden sind.
Ein typischer Hohlraum des Kerns wird so definiert, daß er die größeren Abmessungen X und Y und die kleinere Abmessung Z hat, wobei die Abmessung X zur Orientierung in Maschinenrichtung ausgerichtet ist, die Abmessung Y zur Orientierung in Querrichtung ausgerichtet ist, und die Abmessung Z etwa der Querschnittsabmessung des sphärischen Partikels entspricht, das den Hohlraum hervorgerufen hat.
Es ist ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung, daß die Orientierungsbedingungen derart sind, daß die Abmessungen X und Y der Hohlräume des Kerns im Vergleich zur Abmessung Z die größeren Abmessungen darstellen. Während die Abmessung Z im allgemeinen ungefähr der Querschnittsabmessung des sphärischen Partikels entspricht, das den Hohlraum hervorruft, müssen die Abmessungen X und Y somit deutlich größer sein.
Als Erläuterung kann die biaxiale Orientierung bei Raumtemperatur einer Polypropylenmatrix, die Sphären aus Polybutylenterephthalat (PBT) in der hier in Betracht gezogenen Größe und Menge enthält, die beanspruchte Struktur nicht erzeugen. Entweder kommt es zur Teilung der Hohlräume oder es entstehen Hohlräume mit einer nicht signifikanten Größe. Polypropylen muß bei einer Temperatur orientiert werden, die deutlich höher als sein Umwandlungspunkt zweiter Ordnung ist. Die Temperaturbedingungen müssen es ermöglichen, daß X und Y zumindest das Mehrfache der Abmessung Z betragen, ohne daß sich die Hohlräume zumindest bis zu einem signifikanten Ausmaß teilen. Wenn dies erreicht ist, werden optimale physikalische Eigenschaften, einschließlich eines geringen Wasserdampfdurchlässigkeitsgrades und eines hohen Lichtstreuungsgrades, ohne das Teilen der Hohlräume oder eine Fibrillenbildung der Folie erzielt.
Wie oben festgestellt; müssen das Matrixpolymer und das die Hohlräume hervorrufende Partikel inkompatibel sein, und dieser Begriff wird in dem Sinn verwendet, daß diese Materialien zwei verschiedene Phasen haben. Die sphärischen, Hohlräume hervorrufenden Partikel bilden eine dispergierte Phase innerhalb des Polymers mit geringerem Schmelzpunkt, wobei dieses Polymer bei der Orientierung schließlich zu einer mit Hohlräumen gefüllten Matrix wird, wobei die sphärischen Partikel irgendwo in den Hohlräumen angeordnet sind.
Als Folge der biaxialen Orientierung der Folienstruktur verbessert die Orientierung zusätzlich zur Eintrübung der Kernschicht der Struktur die anderen physikalischen Eigenschaften der Verbundschichten, wie Biegerißbeständigkeit, Reißfestigkeit nach Elmendorff, Dehnung, Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Kaltfestigkeitseigenschaften. Die entstandene Folie kann zusätzlich zu einem sehr qualitätsreichen Aussehen und hervorragenden Opazitätsmerkmalen die Eigenschaften eines geringen Wasserdampfdurchlässigkeitsgrades und einer geringen Sauerstoffdurchlässigkeitsrate besitzen. Dadurch wird die Folie zum Verpacken von Lebensmittelprodukten, einschließlich Flüssigkeiten, ideal geeignet. Die Folie zeigt auch eine interessante Verwendung als dekoratives Verpackungsmaterial.
Es wird vermutet, daß wegen der vergleichsweisen sphärischen Gestalt der die Hohlräume hervorrufenden Partikel die Hohlräume geschlossene Zellen sind. Das bedeutet, daß es praktisch keinen offenen Weg von einer Seite des Kerns zur anderen gibt, durch den Flüssigkeit oder Gas hindurch gelangen kann.
Die Opazität und die geringe Lichtdurchlässigkeit der Folie werden weiter verbessert, wenn der Kernschicht von etwa 1 Gew.-% bis zu etwa 10 Gew.-% trübender Verbindungen zugesetzt werden, die nicht zur Erzeugung des Hohlraums beitragen und die der ge schmolzenen Mischung der Kernschicht vor der Extrusion zugesetzt werden. Verwendbare trübende Verbindungen umfassen Eisenoxide, Ruß, Aluminium, TiO&sub2; und Talkum.
Das als Material für die Verwendung bei der Herstellung der Zwischenschichten (b) und (d) in Betracht gezogene Polyolefin umfaßt Polypropylen, Polyethylen, Polybuten und Copolymere und Mischungen davon. Wie es bei der Kernschicht der Fall war, ist ein isotaktisches Polypropylen besonders bevorzugt, das mindestens etwa 80 Gew.-% isotaktisches Polypropylen enthält. Es ist auch bevorzugt, daß das Polypropylen einen Fließindex von etwa 2 bis 10 g/10 m hat.
Die Opazität, Weiße und geringe Lichtdurchlässigkeit der Folie werden weiter verbessert, wenn in die Zwischenschichten (b) und (d) TiO&sub2; in einer Menge von etwa 2 Gew.-% und bis etwa 10 Gew.- % aufgenommen wird, das der geschmolzenen Mischung der Zwischenschicht vor der Extrusion zugesetzt wird. Die Zwischenschichten enthalten vorzugsweise etwa 2 bis 6 Gew.-% TiO&sub2;. Außerdem können die Zwischenschichten auch Talkum enthalten. Die durch die Aufnahme von TiO&sub2; entstehende Weiße bietet eine hervorragende Oberfläche für die Graphik. Außerdem ermöglicht die Weiße das Bedrucken von laminierten oder nicht laminierten Strukturen, ohne daß eine weiße Druckfarbe notwendig ist.
Die Schichten (c) und (e) sind dünne Hautschichten, die auf die Oberflächen der Zwischenschichten (b) und (d) aufgebracht sind, die nicht mit der Kernschicht (a) in Kontakt stehen. Die Schichten (c) und (e) sind vorzugsweise aus einem Material mit einem geringen WVTR. Diese Schicht kann aus Propylen, Niederdruckpolyethylen, linearem Polyethylen geringer Dichte, einem Blockcopolymer von Ethylen und Propylen, einem statistischen Copolymer von Ethylen und Propylen, einem anderen Ethylenhomopolymer, -copo- lymer oder -terpolymer oder Mischungen davon bestehen. Das hier in Betracht gezogene Homopolymer entsteht durch Polymerisation des entsprechenden Monomers. Das kann durch Block- oder Lösungspolymerisation erfolgen, wie es dem Fachmann leicht verständlich ist. Eines der bevorzugten Materialien für die Schichten (c) und/oder (e) ist isotaktisches Polypropylen. Die Hautschichten (c) und (e) haben eine ausreichende Dicke, damit die TiO&sub2; enthaltenden Zwischenschichten eingekapselt werden, wodurch die gewünschte Aufgabe gelöst wird, Verschleißprobleme der Behandlungsmaschinen im wesentlichen zu eliminieren, die mit TiO&sub2; enthaltenden Außenschichten verbunden sind. Die Kombination der Zwischenschicht (b) und der Hautschicht (c) und der Zwischenschicht (d) und der Hautschicht (e) liefert außerdem eine solche Dicke, daß die Außenoberfläche jeder Hautschicht zumindest im wesentlichen keine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Matrix- Kernschicht (a) zeigt.
Das hier für die Hautschichten (c) und/oder (e) in Betracht gezogene Copolymer kann aus jenen Copolymeren ausgewählt werden, die typischerweise bei der Herstellung mehrschichtiger Folien verwendet werden. Ein Blockcopolymer von Ethylen und Propylen wird zum Beispiel durch aufeinanderfolgende Polymerisation der entsprechenden Monomere hergestellt. Die Zufuhr der Monomere wird bei der Herstellung eines Blockcopolymers so geregelt, daß das in einer Stufe der aufeinanderfolgenden Polymerisation verwendete Monomer nicht zugesetzt wird, bis das in der vorhergehenden Stufe verwendete Monomer zumindest im wesentlichen aufgebraucht ist, wodurch gesichert wird, daß die Konzentration des aus der vorhergehenden Stufe verbleibenden Monomers ausreichend gering ist, um die Erzeugung eines übermäßigen Anteils eines statistischen Copolymers zu vermeiden. Wie oben angegeben, kann auch ein statistisches Copolymer von Ethylen und Propylen vorteilhaft verwendet werden, um die Hautschichten (c) und/oder (e) herzustellen.
Die in Betracht gezogenen Terpolymere, die für die Hautschichten (c) und/oder (e) verwendet werden können, sind vergleichsweise wenig stereoreguläre Polymere. Die Terpolymere können eine Schmelzfließrate bei 230ºC (446ºF) im Bereich von etwa 2 bis etwa 10 Gramm pro 10 Minuten und vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 6 Gramm pro 10 Minuten haben. Der kristalline Schmelzpunkt kann im Bereich von etwa weniger als 121ºC (250ºF) bis etwas mehr als 188ºC (371ºF) liegen. Die Terpolymere herrschen im Propylen vor, und die Ethylen- und 1-Buten-Monomere können im Verhältnis zueinander in einem Molprozentsatz von etwa 0,3 : 1 bis 1 : 1 vorliegen.
Falls erforderlich kann die freiliegende Oberfläche der Hautschichten (c) und/oder (e) auf bekannte und herkömmliche Weise, zum Beispiel durch Coronaentladung, behandelt werden, damit ihre Aufnahmefähigkeit für Druckfarben und/oder Eignung für anschließende Fertigungsverfahren, wie das Laminieren, verbessert werden.
Auf die freiliegende behandelte oder unbehandelte Oberfläche der Schichten (c) und/oder (e) können Beschichtungszusammensetzungen oder Träger, wie eine andere Polymerfolie oder ein Laminat, eine Metallfolie, wie Aluminiumfolie, Cellulosebahnen, z. B. zahllose Papierarten, wie gerippte Pappe, Kraftpapier, Pergaminpapier, Kartonagenpappe, Faservlies, z. B. Spinnvlies aus Polyolefinfasern, schmelzgeblasene Mikrofasern usw., aufgebracht sein. Das Aufbringen kann mit einem geeigneten Kleber, z. B. einem Schmelzkleber, wie Polyethylen geringer Dichte, ein Ethylen-Methacrylat-Copolymer, ein Kleber auf Wasserbasis, wie Polyvinylidenchlorid-Latex und dergleichen, erfolgen.
Die Schichten (c) und/oder (e) können auch bis zu etwa 1 Gew.-% anorganischer Partikel, wie amorphes Siliciumdioxid oder Talkum, enthalten, wobei etwa 500 bis etwa 5.000 ppm bevorzugt und 1.000 ppm besonders bevorzugt sind, damit Antiblockiereigenschaften entstehen.
Die Hautschichten (c) und/oder (e) können auch aus irgendwelchen heißsiegelfähigen Copolymeren, Mischungen von Homopolymeren und Mischungen eines Copolymers (mehrerer Copolymere) und eines Homopolymers (mehrerer Homopolymere) hergestellt werden, die bisher für diesen Zweck verwendet wurden. Erläuternde Beispiele heißsiegelfähiger Copolymere, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Copolymere von Ethylen-Propylen, die etwa 1,5 bis etwa 10 und vorzugsweise etwa 3 bis etwa 5 Gew.-% Ethylen enthalten, und Ethylen-Propylen-Buten-Terpolymere, die etwa 1 bis etwa 10 und vorzugsweise etwa 2 bis etwa 6 Gew.-% Ethylen und etwa 80 bis etwa 97 und vorzugsweise etwa 88 bis etwa 95 Gew.-% Propylen enthalten. Heißsiegelfähige Mischungen eines Homopolymers, die bei der Bereitstellung der Schichten (c) und/oder (e) verwendet werden können, enthalten etwa 1 bis etwa 99 Gew.-% eines Polypropylen-Homopolymers, z. B. eins, das das gleiche Polypropylen-Homopolymer ist, das die Kernschicht (a) bildet, oder davon verschieden ist, in Mischung mit etwa 99 bis etwa 1 Gew.-% eines linearen Polyethylens geringer Dichte (LDPE). Wenn die Schichten (c) und/oder (e) heißsiegelfähig sind, ist eine Corona- oder Flammbehandlung der Schichten (c) und/oder (e) nicht notwendig.
Heißsiegelfähige Mischungen eines Copolymers (mehrerer Copolymere) und eines Homopolymers (mehrerer Homopolymere), die für die Bereitstellung der Schichten (c) und/oder (e) geeignet sind, umfassen: eine Mischung von etwa 5 bis etwa 19 Gew.-% Polybutylen und von etwa 95 bis etwa 81 Gew.-% eines Copolymers von Propylen (80 bis etwa 95 Mol-%) und Butylen (20 bis etwa 5 Mol-%); eine Mischung von etwa 10 bis etwa 90 Gew.-% Polybutylen und von etwa 90 bis etwa 10 Gew.-% eines Copolymers von Ethylen (2 bis etwa 49 Mol-%) und eines höheren Olefins mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen (98 bis etwa 51 Mol-%); eine Mischung von etwa 10 bis etwa 90 Gew.-% Polybutylen und von etwa 90 bis etwa 10 Gew.- % eines Copolymers von Ethylen (10 bis etwa 97 Mol-%) und Propylen (90 bis etwa 3 Mol-%); und eine Mischung von etwa 90 bis etwa 10 Gew.-% Polybutylen und von etwa 10 bis etwa 90 Gew.-% eines Copolymers von Propylen (2 bis etwa 79 Mol-%) und Butylen (98 bis etwa 21 Mol-%).
Wenn die Hautschichten (c) und/oder (e) nicht heißsiegelfähig sind und diese Eigenschaft auf einer oder beiden Oberflächen erforderlich ist, dann kann eine heißsiegelfähige Schicht (f) auf eine oder beide dieser Oberflächen aufgebracht werden. Eine heißsiegelfähige Schicht (f) kann zum Beispiel ein Vinylidenchloridpolymer oder ein Acrylpolymer sein, oder sie kann aus irgendeinem der hier beschriebenen heißsiegelfähigen Materialien extrudiert werden. Beschichtungen auf einem Vinylidenchloridpolymer oder Acrylpolymer sind bevorzugte Materialien, die auf die freiliegenden Außenoberflächen der Hautschichten aufgebracht werden können.
Es ist bevorzugt, daß alle Schichten der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Folienstrukturen coextrudiert werden. Danach wird die Folie biaxial orientiert. Bei der Verwendung von Polypropylen für die Kernmatrix und die Hautschichten und der Verwendung von PBT als die Hohlräume hervorrufende Partikel kann zum Beispiel die Orientierung in Maschinenrichtung vom etwa 4- bis etwa 8fachen und die Orientierung in Querrichtung vom 4- bis etwa 10fachen bei einer Strecktemperatur von etwa 100 bis 170ºC betragen, damit eine biaxial orientierte Folie erhalten wird. Eine bevorzugte Foliendicke beträgt etwa 13 um (0,5 mil) bis etwa 89 um (3,5 mil).
Die erfindungsgemäßen Folien verbinden die Vorteile der Bereitstellung einer mit Hohlräumen versehenen Kernschicht mit den Vorteilen einer Titandioxid enthaltenden Hautschicht, wobei die Nachteile der letzteren vermieden werden.
Die Erfindung umfaßt nicht nur Folien und das Verfahren zu deren Herstellung sondern auch die Verwendung der Folienstrukturen bei der Verpackung von Eßwaren.
Die folgenden spezifischen Beispiele dienen der Erläuterung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und erläutern somit diese Erfindung und sollen sie nicht einschränken.

Vergleichsbeispiel 1

Die Folie dieses Beispiels wurde zum Vergleich mit den Folien hergestellt, die nach der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden.
Eine Mischung von 92 Gew.-% isotaktischem Polypropylen (Schmelzpunkt = 160ºC (320ºF), Fließindex = 3), die 8 Gew.-% PBT (Schmelzpunkt = 222ºC (440ºF)) als Hohlräume in der Kernschicht hervorrufendes Material enthielt, wird in einem Extruder mit einer Schnecke mit einem L/D-Verhältnis von 20/l geschmolzen, damit die Kernschichtmischung bereitgestellt wird. Ein zweiter und dritter Extruder, in Verbindung mit dem ersten Extruder, erhalten jeweils das gleiche isotaktische Polypropylen (ohne PBT) wie der erste Extruder, es enthält jedoch jeweils Titandioxidpartikel mit 4 Gew.-%. Die Titandioxidpartikel werden als Kontaktaufheller für diese Zwischenschichtmischung verwendet. Ein vierter Extruder, in Verbindung mit den ersten drei Extrudern, erhält das gleiche isotaktische Polypropylen/Titandioxid wie der zweite Extruder, dieser Extruder wird verwendet, um die Hautschichtmischung bereitzustellen. Es erfolgt eine Coextrusion in der Schmelze, wobei der Zylinder des Kernpolymermaterials bei einer Temperatur gehalten wird, die ausreicht, um die Polymermischung zu schmelzen, d. h. von etwa 232ºC (450ºF) bis etwa 288ºC (550ºF) oder darüber. Die Polypropylenmischungen des zweiten und des dritten Extruders, die als Zwischenschichten extrudiert werden sollen, werden etwa bei der gleichen Temperatur gehalten, wie das bei der Herstellung der Kernschicht verwendete Polypropylen als auch die für die Hautschichten verwendeten Mischungen. Die Mischung des vierten Extruders wird in zwei Ströme aufgeteilt, damit die Erzeugung von Hautschichten auf jeder Oberfläche der Zwischenschichten möglich wird. Wie der Fachmann einschätzen kann, kann statt der Aufteilung der Abgabe des vierten Extruders in zwei Ströme ein fünfter Extruder verwendet werden, um die zweite Hautschichtmischung zuzuführen. Eine solche Anordnung wäre erwünscht, wenn das für die Erzeugung der zweiten Hautschicht verwendete Material von dem der ersten Hautschicht verschieden ist, wenn die Dicke der zweiten Hautschicht von der der ersten Hautschicht verschieden ist usw.
Es wurde eine fünfschichtige Laminatfolie coextrudiert, wobei die Kerndicke etwa 80% der gesamten extrudierten Dicke darstellt, die Dicke der Zwischenschichten etwa 16% darstellt und die Hautschichten etwa 4% der Foliendicke darstellen. Bei der nicht orientierten Folie wurde eine Dicke von etwa 40 mil gemessen. Die entstandene Folienlage wurde anschließend 8mal mal 5¹/&sub2;-mal orientiert, wobei eine handelsübliche Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden biaxialen Orientierung verwendet wurde, wodurch eine mehrschichtige Folienstruktur bereitgestellt wurde. Die Orientierung in Maschinenrichtung (MD) erfolgt bei etwa 141ºC (285ºF) und die Orientierung in Querrichtung (TD) erfolgt bei etwa 149ºC (300ºF). Die entstandene 33 um (1,3 mil) mehrschichtige Folie zeigt ein glänzendes Aussehen.

Beispiel 2

Für die Herstellung einer erfindungsgemäßen mehrschichtigen Folie wird eine Mischung aus 92 Gew.-% isotaktischem Polypropylen (Schmelzpunkt = 160ºC (320ºF), Fließindex = 3), die 8 Gew.-% PBT (Schmelzpunkt = 227ºC (440ºF)) als Hohlräume in der Kernschicht hervorrufendes Material enthielt, in einem Extruder mit einer Schnecke mit einem L/D-Verhältnis von 20/l geschmolzen, wodurch die Kernschichtmischung bereitgestellt wurde. Ein zweiter und ein dritter Extruder, in Verbindung mit dem ersten Extruder, erhalten wiederum jeweils das gleiche isotaktische Polypropylen (ohne PBT) für die Zwischenschichtmischung wie der erste Extruder, das wiederum 4 Gew.-% Titandioxidpartikel enthält. Ein vierter Extruder, in Verbindung mit den ersten drei Extrudern, erhält das gleiche isotaktische Polypropylen, diesmal ohne Titandioxid, um die Hautschichtmischung bereitzustellen. Die Coextrusion in der Schmelze erfolgt, während der Zylinder des Kernpolymermaterials bei einer ausreichenden Temperatur gehalten wird, damit die Polymermischung schmilzt, d. h. von etwa 232ºC (450ºF) bis etwa 288ºC (550ºF) oder darüber. Die als Zwischenschichten zu extrudierenden Polypropylenmischungen werden wieder bei etwa der gleichen Temperatur wie das bei der Herstellung der Kernschicht verwendete Polypropylen und die Mischung gehalten, die für die Hautschichten verwendet wird. Wie in Beispiel 1 wird die Mischung des vierten Extruders in zwei Ströme aufgeteilt, damit die Erzeugung von Hautschichten auf jeder Oberfläche der Zwischenschichten möglich wird. Wie es in Beispiel 1 der Fall war, kann statt des Aufteilens der Abgabe des vierten Extruders in zwei Ströme ein fünfter Extruder verwendet werden, um die zweite Hautschichtmischung zuzuführen, so daß die Dicke oder das Material, die für die zweite Hautschicht gedacht sind, von denen der ersten Hautschicht verschieden sein können.
Es wurde eine fünfschichtige Laminatfolie coextrudiert, wobei die Kerndicke etwa 80% der gesamten extrudierten Dicke darstellt, die Dicke der Zwischenschichten etwa 16% darstellt und die Hautschichten etwa 4% der Foliendicke darstellen. Die Dicke der nicht orientierten Folie wurde wieder mit etwa 1016 um (40 mil) gemessen. Wie in Beispiel 1 wurde die entstandene Folienlage Bmal mal 5¹/&sub2;-mal orientiert, wobei eine handelsübliche Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden biaxialen Orientierung verwendet wurde, wodurch eine mehrschichtige Folienstruktur bereitgestellt wurde. Die Orientierung in Maschinenrichtung (MD) erfolgt bei etwa 141ºC (285ºF) und die Orientierung in Querrichtung (TD) erfolgt bei etwa 149ºC (300ºF). Die entstandene 33 um (1,3 mil) mehrschichtige Folie zeigt ein glattes und glänzendes Aussehen.

Beispiel 3

Es wurde eine weitere erfindungsgemäße mehrschichtige Folie hergestellt. Die gleiche Mischung von 92 Gew.-% isotaktischem Polypropylen (Schmelzpunkt = 160ºC (320ºF), Fließindex = 3), die 8 Gew.-% PBT (Schmelzpunkt = 227ºC (440ºF)) als Hohlräume in der Kernschicht hervorrufendes Material enthielt, wurde im Extruder der Beispiele 1 und 2 geschmolzen. Der zweite und der dritte Extruder erhielten das gleiche isotaktische Polypropylen (ohne PBT), das 4 Gew.-% Titandioxidpartikel enthielt, zur Verwendung als Zwischenschichtmischung. Ein vierter Extruder, in Verbindung mit den ersten drei Extrudern, erhält das gleiche isotaktische Polypropylen, diesmal mit dem Zusatz von 1.000 ppm amorphem Siliciumdioxid (ohne Titandioxid), um die Hautschichtmischung bereitzustellen. Die Coextrusion in der Schmelze erfolgt, während der Zylinder des Kernpolymermaterials bei einer Temperatur gehalten wird, die ausreichend ist, um die Polymermischung schmelzen, d. h. von etwa 232ºC (450ºF) bis etwa 288ºC (550ºF) oder darüber. Die als Zwischenschichten zu extrudierenden Polypropylenmischungen werden wiederum etwa bei der gleichen Temperatur gehalten, wie das bei der Herstellung der Kernschicht verwendete Polypropylen und auch die Mischungen, die für die Hautschichten verwendet werden. Wie in den Beispielen 1 und 2 wird die Mischung des vierten Extruders in zwei Ströme aufgeteilt, damit die Erzeugung von Hautschichten auf jeder Oberfläche der Zwischenschichten möglich wird. Es wird eine fünfschichtige Laminatfolie coextrudiert, wobei die Kerndicke etwa 80% der gesamten extrudierten Dicke darstellt, die Dicke der Zwischenschichten etwa 16% darstellt und die Hautschichten etwa 4% der Foliendicke darstellen. Bei der nicht orientierten Folie wird wieder eine Dicke von etwa 1016 um (40 mil) gemessen. Diese Folienbahn wurde ebenfalls Bmal mal 5¹/&sub2;-mal orientiert, wobei eine handelsübliche Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden biaxialen Orientierung verwendet wurde. Die Orientierung in Maschinenrichtung (MD) erfolgt bei etwa 141ºC (285ºF) und die Orientierung in Querrichtung (TD) erfolgt bei etwa 144ºC (300ºF). Die entstandene 33 um (1,3 mil) mehrschichtige Folie zeigt ein glattes und glänzendes Aussehen.

Beispiel 4

Es wurde eine weitere erfindungsgemäße mehrschichtige Folie hergestellt. Es wurde wieder die gleiche Mischung aus 92 Gew. -% isotaktischem Polypropylen (Schmelzpunkt = 160ºC (320ºF), Fließindex = 3), die 8 Gew.-% PBT (Schmelzpunkt = 227ºC (440ºF)) als Hohlräume in der Kernschicht hervorrufendes Material enthielt, im Extruder der vorhergehenden Beispiele geschmolzen, wodurch die Kernschichtmischung bereitgestellt wurde. Der zweite und der dritte Extruder, in Verbindung mit dem ersten Extruder, erhielten das gleiche isotaktische Polypropylen (ohne PBT) wie der erste Extruder, das 4 Gew.-% Titandioxidpartikel enthielt, zur Verwendung bei der Herstellung der Zwischenschicht. Ein vierter Extruder, in Verbindung mit den ersten drei Extrudern, erhielt statt des in den Bei
spielen 1 bis 3 verwendeten isotaktischen Polypropylens ein Terpolymer von Ethylen/1-Buten/Polypropylen. Wie in Beispiel 3 wurden der Hautschichtmischung 1.000 ppm amorphes Siliciumdioxid zugesetzt. Die Coextrusion in der Schmelze erfolgte, während der Zylinder des Kernpolymermaterials bei einer ausreichenden Temperatur gehalten wurde, damit die Polymermischung schmilzt, d. h. von etwa 232ºC (450ºF) bis etwa 288ºC (550ºF) oder darüber. Die als Zwischenschichten zu extrudierenden Polypropylenmischungen werden wiederum bei etwa der gleichen Temperatur gehalten, wie das bei der Herstellung der Kernschicht verwendete Polypropylen und die für die Herstellung der Hautschichten verwendete Terpolymermischung. Wie in den vorangegangenen Beispielen wird die Mischung des vierten Extruders in zwei Ströme aufgeteilt, die jeweils die Erzeugung von Hautschichten auf jeder Oberfläche der Zwischenschicht ermöglichen.
Es wird eine fünfschichtige Laminatfolie coextrudiert, wobei die Kerndicke etwa 80% der gesamten extrudierten Dicke darstellt, die Dicke der Zwischenschichten etwa 16% darstellt und die Hautschichten etwa 4% der Foliendicke darstellen. Bei der nicht orientierten Folie wurde wiederum eine Dicke von etwa 40 mil gemessen. Die entstandene Folienlage wurde anschließend Bmal mal 5¹/&sub2;-mal orientiert, wobei eine handelsübliche Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden biaxialen Orientierung verwendet wurde, wodurch eine mehrschichtige Folienstruktur bereitgestellt wurde. Die Orientierung in Maschinenrichtung (MD) erfolgt bei etwa 141ºC (285ºF) und die Orientierung in Querrichtung (TD) erfolgt bei etwa 149ºC (300ºF). Die entstandene 33 um (1,3 mil) mehrschichtige Folie zeigt ein glattes und glänzendes Aussehen.
Bei den erzeugten Folien wurden die Lichtdurchlässigkeit, der Glanz, der Weißheitsindex und der Reibungskoeffizient (COF) überprüft, wobei auch die optische Dicke und die Foliendichte ge messen wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
Wie erläutert, zeigen die nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Folien die sehr erwünschten Eigenschaften der Folien, die TiO&sub2; enthaltende Schichten haben.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt, daß nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Folien nicht die nachteiligen Verschleißeigenschaften, der Folien besitzen, die mit Titandioxid aufgehellte äußere Hautschichten verwenden.
Um die Vorteile der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Folien zu erläutern, wurde ein Versuch mit einer Pilotbeschichtungsvorrichtung aufgebaut, der die zeitlichen Veränderungen der Auflagebreite und -tiefe der Zellen der Gravurwalze messen soll. Wie dem Fachmann bekannt ist, nehmen mit zunehmendem Verschleiß die Zelltiefe ab und die Auflagebreite zu. Tabelle 2 Versuch mit Folien mit einer Pilotbeschichtungsvorrichtung Zeitliche Veränderungen der Auflagebreite und -tiefe der Zellen der Gravurwalze
Wie eingeschätzt werden kann, tritt bei Umkehrbeschichtungszwecken ein Verschleiß der Gravurwalze auf, wenn sich die Oberflächen von Folie und Gravurwalze in entgegengesetzten Richtungen bewegen und nur einen kleinen feuchten Kontaktbereich besitzen. Es wurde zum Beispiel festgestellt, daß bei der Beschichtung von Folien mit TiO&sub2; enthaltenden Außenschichten bei Verfahren mit Gravurwalzen, die eine Zellstruktur in Form eines Pyramidenstumpfes haben, die Gravurwalze nur 8 bis 10 Tage hält. Es kann erwartet werden, daß die gleiche Gravurwalze 3 bis 4 Monate hält, wenn nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Folien beschichtet werden.
Folien, die so hergestellt wurden, wie es in den Beispielen aufgeführt ist, zeigen die sehr erwünschten Eigenschaften von Folien mit TiO&sub2; enthaltenden Hautschichten, ohne daß sie die damit verbundenen Probleme besitzen. Die Werte der Beispiele 1 bis 5 zeigen die unerwartete Überlegenheit dieser Erfindung bei der Bereitstellung einer Folie mit herausragenden Eigenschaften deutlich.

Claims

Opake, biaxial orientierte, coextrudierte Folienstruktur, welche umfaßt: (a) eine Kernschicht aus einem ersten thermoplastischen Polymermaterial, das eine Schicht trübender Hohlräume enthält, die Mikrosphären eines Hohlräume hervorrufenden organischen oder anorganischen Materials mit einer Inkompatibilität mit dem ersten thermoplastischen Material zumindest bei der Temperatur der biaxialen Orientierung enthält, wobei die Hohlräume bei der biaxialen Orientierung erzeugt wurden,

(b) mindestens eine Zwischenschicht aus einem zweiten thermoplastischen Polymermaterial, das 2 bis 12 Gew.-% Titandioxid-Kontaktpigment enthält, und (c) mindestens eine von Hohlräumen freie, thermoplastische Hautschicht, die ohne Titandioxid ist, über einer Zwischenschicht, wobei die Haut- und die Zwischenschichten eine Dicke haben, daß die Außenoberfläche der Hautschicht zumindest im wesentlichen keine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Kernschicht zeigt.
2. Folienstruktur nach Anspruch 1, wobei die Kernschicht (a) eine Dicke von 60 bis 95% der Gesamtdicke der Struktur hat und eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, innerhalb der sich eine Schicht von Hohlräumen befindet, wobei in einer wesentlichen Anzahl von jedem der Hohlräume mindestens ein im wesentlichen sphärisches, einen Hohlraum hervorrufendes Partikel angeordnet ist, dessen Phase vom Matrixmaterial verschieden und das damit inkompati bel ist, wobei der vom Partikel eingenommene Hohlraum im wesentlichen kleiner als das Volumen des Hohlraums ist, wobei eine im allgemeinen im Querschnitt verlaufende Abmessung des Partikels zumindest annähernd einer entsprechenden Querschnittsabmessung des Hohlraums entspricht, wobei die Verteilung der Hohlräume im Kern derart ist, daß ein signifikanter Opazitätsgrad hervorgerufen wird; und die Zwischenschicht (b) eine Dicke von 5 bis 30% der Dicke der gesamten Struktur hat und eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die zweite Oberfläche der Zwischenschicht an zumindest der ersten Oberfläche der Kernschicht haftet; und wobei die Hautschicht (c) eine Dicke von 0,1 bis 5% der Dicke der gesamten Struktur hat.
3. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, die außerdem (d) eine zweite Zwischenschicht aus einem thermoplastischen Polymer mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche der zweiten Zwischenschicht an der zweiten Oberfläche der Kernschicht haftet, wobei die zweite Zwischenschicht 2 bis 12 Gew.-% Titandioxid-Kontaktpigment umfaßt, und

(e) eine zweite, von Titandioxid freie, nicht mit Hohlräumen versehene, thermoplastische Hautschicht umfaßt, die an der ersten Oberfläche der Zwischenschicht haftet, wobei die zweite hohlraumfreie Hautschicht und die zweite Zwischenschicht zusammen eine solche Dicke haben, daß die Außenoberfläche der Hautschicht zumindest im wesentlichen keine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Matrix-Kernschicht zeigt.
4. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kernschicht eine Dicke von 65 bis 90% der Dicke der gesamten Struktur hat.
5. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder jede Zwischenschicht eine Dicke von 5 bis 15% der Dicke der gesamten Struktur hat.
6. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder jede Hautschicht eine Dicke von 0,2 bis 3% der Dicke der gesamten Struktur hat.
7. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder jede Zwischenschicht 2 bis 6 Gew.-% Titandioxid enthält.
8. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, die mindestens eine Hautschicht aufweist, die ein Antiblockierungsmittel umfaßt.
9. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die einen Hohlraum hervorrufenden Partikel aus Polybutylenterephthalat und Calciumcarbonat ausgewählt sind.
10. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kernschicht und/oder mindestens eine Zwischenschicht und/oder mindestens eine Hautschicht isotaktisches Polypropylen umfaßt.
11. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Hautschicht ein heißsiegelfähiges Material umfaßt.
12. Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Hautschicht ein Homopolymer von Propylen, Polyethylen linearer Dichte, Niederdruckpolyethylen, ein statistisches Polymer von Propylen und Ethylen, ein Blockcopo lymer von Propylen und Ethylen, ein Copolymer von Propylen und Butyl en, ein Terpolymer von Ethylen, Propylen und Butylen, ein Terpolymer von Ethylen, Propylen und Butylen oder eine Mischung davon umfaßt.
13. Verwendung einer Folienstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche beim Verpacken von Eßwaren.
14. Verfahren zur Herstellung einer Folienstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, welches umfaßt: (a) Mischen eines wesentlichen Teils des ersten thermoplastischen Materials mit einem geringfügigen Teil eines Hohlräume hervorrufenden Materials, wodurch eine Kernschichtmischung hergestellt wird; (b) Erwärmen der im Schritt (a) hergestellten Kernschichtmischung auf eine Temperatur von zumindest oberhalb des Schmelzpunkts des ersten thermoplastischen Polymermaterials; (c) Dispergieren des Hohlräume hervorrufenden Materials in Form von Mikrosphären in der geschmolzenen Mischung; (d) Mischen eines zweiten thermoplastischen Materials mit 2 bis 12% Titandioxid-Kontaktpigment, wodurch eine Zwischenschichtmischung hergestellt wird; (e) Erzeugen einer von Titandioxid freien Hautschichtmischung; und (f) Erzeugen einer biaxial orientierten, coextrudierten Folienstruktur aus der Kernschichtmischung, der Titandioxid enthaltenden Zwischenschichtmischung und der von Titandioxid freien Hautschichtmischung, wobei dieser Herstellungsschritt bei einer Temperatur und bis zu einem solchen Grad durchgeführt, daß innerhalb der Kernschicht eine Schicht von trübenden Hohlräumen entsteht, wobei die thermoplastische Hautschicht in Verbindung mit der Titandioxid enthaltenden Zwischenschicht eine solche Dicke hat, daß die Außenoberfläche der Hautschicht zumindest im wesentlichen keine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Matrix-Kernschicht zeigt.